[其他]低能耗动态功率因数补偿器

说明书

本实用新型属于一种改进的电力网络功率因数补偿装置。适用于高低压配电系统。

在电力配电系统中，为了减少无功功率，提高电网的功率因数，常配有功率因数补偿器，一般采用交流接触器作为电力电容器的投切开关。比较先进的采用动态功率因数补偿装置，如欧洲专利（EP37027B；EP113872A）所提供的方法：主回路主要由开关，双向晶闸管及电力电容器串联或并联电抗器组成。这里双向晶闸管作为无触点开关。当电网需要无功功率补偿时，△Q检测电路通过控制电路和触发电路发出触发信号，使双向晶闸管导通，把电力电容器投入电网，因此可以快速及时的向负载提供无功功率。但是由于主回路中为了抑制投入电容器所产生的高次谐波而接入了电抗器，使装置本身增加了有功功率损耗，同时电抗器体积大、笨重、耗费大量金属材料、成本也较高。

本实用新型的目的是针对上述问题，提出一种改进的功率因数补偿装置。它能够根据投入电容器的控制信号，在电网中跟踪电网电压的波形，使开关晶闸管的两端电压差一旦达到正向导通电压便立即导通，由于过渡过程较平缓，所以避免了高次谐波电流的产生，这样可以取消电抗器。本实用新型与已有技术相比具有体积小，重量轻，节约电能、节省金属、成本低廉的优点。

本实用新型的任务是以如下方式完成的：电力电容器一端接一相线，另一端通过一个整流二极管和一个开关晶闸管及一个辅助晶闸管串联一个限流电阻进行异极并联，再通过串联的组合开关接到电网的另一相线上。组合开关是一个由主开关和一个辅助开关串联一只限流电阻后并联而成的。组合开关的动作程序应该是合闸时，先合辅助开关，后合主开关。这样当组合开关合闸时，电源首先通过组合开关上的辅助开关及限流电阻，整流二极管向电力电容器充电至接近电源电压的峰值。由于有限流电阻避免了电流冲击。当检测电路发出需要投入电力电容器的控制信号时，第一个电压过零脉冲信号和控制信号共同通过与门，该与门发出脉冲再驱动下级驱动器去触发辅助晶闸管的控制极，由于辅助晶闸管两端处于正向电压所以导通。电力电容器的电能立即通过辅助晶闸管及串联的电阻向负载放电，当电力电容器上的电压降到与电源瞬时电压相近时，一旦辅助晶闸管两端电压小于正向导通电压时辅助晶闸管马上截止。随后电源电压逐步升高，电源又通过整流二极管向电力电容器充电，使电力电容器上的电压又升到接近电源电压峰值。这时电压峰值脉冲发生器在电压波峰这段时间有一个脉冲产生，与上一个电压过零脉冲经过单稳电路延时的信号共同通过另一个与门电路，该与门产生一个脉冲，经驱动器去触发开关晶闸管的控制极。在此同时电源电压的瞬时值下降，使开关晶闸管两端刚达到正向导通电压时，开关晶闸管立即导通，此时电压、电流都较小，这时电力电容器投入电网运行。直到加在开关晶闸管两端的电压瞬时值之差小于正向导通电压时，开关晶闸管截止。随后电源通过整流二极管向电力电容器充电，开始了周而复始的过程。由于开关晶闸管在导通时，两端电压总是由小到大，这样导通后无冲击电流，系统不产生高次谐波，所以可以不用电抗器。

以下将结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

图1是本实用新型主电路原理图。

图2是本实用新型控制电路框图。

控制电路与主电路必须在同相电源中工作。

参照图1，一个主开关（1）和辅助开关（5）及限流电阻（6）组成为组合开关，其中辅助开关（5）串联限流电阻（6）和主开关（1）相并联，它的一端接在电网的一个相线上，另一端接在整流二极管（3）的阳极上，同时晶闸管（2）和辅助晶闸管（7）的阴极和整流二极管（3）的阳极相并联，辅助晶闸管（7）的阳极通过串联的限流电阻（8）并联在开关晶闸管（2）的阳极和整流二极管（3）的阴极上，整流二极管（3）的阴极连接电力电容器（4）的一个极，电力电容器（4）的另一个极接电网的另一相线上。

参照图2，一个与门（9）的两个输入端，一个接△Q检测电路（16）的控制电平，一个接电压过零脉冲发生器（14）的输出端。与门（9）的输出端连接驱动器（10）的输入端，同时连接一个单稳电路（12），驱动器（10）的输出端连接辅助晶闸管（7）的控制极，另一个与门（13）的的两个输入端，一个接单稳电路（12）的输出端，一个连接电压峰值脉冲发生器（15）的输出端，与门（13）的输出端连接驱动器（11）的输入端，驱动器（11）的输出端连接开关晶闸管（2）的控制极。

开关晶闸管（2）和整流二极管（3）的额定电流为主回路电流的1／2倍，辅助晶闸管（7）的额定电流为主回路电流的1／10倍至1／20倍，辅助开关（5）的额定电流是主回路电流1／20至1／40倍。

操作时，将将组合开关（1）、（5）、（6）合上该装置即投入电网中运行，本实用新型也适合在防闪烁技术方面应用。